基于51系列单片机的智能ic卡门禁控制系统设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)

基于51系列单片机的智能ic卡门禁控制系统设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

缺点： 电脑必须 24小时开机 硬件 /软件功能： 125KHz 感应式读卡机系统如图 38所示。 使用 EM9913BF 模块，在 515cm 距离内读取 GK4001 的时间不超过 70ms。 感应式读卡系统电源 DC 5V，感应线圈（ Antenna）为系统必需，感应线圈可以与系统分开放置，亦可设计与系统中，为防止感应电磁场干扰，请勿将金属板置于感应线圈前后。 软件功能模组： Manchester 码解码 组织输出格式 相应输入控制信号 控制信号输入 卡片数据输出 图 37 读卡 器示意图 硬件 /软件规则： （ 1）读卡模块硬件结构 RF 电路为 125KHz 解码比较电路，当 EM 格式卡片进入电磁场范围，引起感应电压振幅变化（ amplitude modulation）时，用以解码。 内部微控制器依据 Manchester 码的规则将这些方波信号转成 16进制码。 （ 2）读卡模块软件功能组成 ，触发读卡模块进入读卡状态。 感应线圈 读卡器模组 RS232outpu 接 河北工业大学城市学院 2020 届本科毕业设计说明书 第 12 页 1 2 .3 m m6 2 . 0 m m3 2 m m5 6 . 6 m m6 7 . 4 m m37.2mm正面。 RS232 和 Wiegand26 格式输出。 （ 3）读 卡模块资料输入 /输出引脚 Number Name I/O Description 1 DC 5V 输入 +5V直流输入 2 ANT 输入 线圈引脚输入 3 NC 空引脚 4 GND 输入 接地 5 NC 空引脚 6 ENLED 输入 指示灯控制线，低电平使用 7 ENBEEP 输入 蜂鸣器控制线，低电平使用 8 OK_SD 输出 Wiegand 26 数据输出指示 9 BZ 输出 蜂鸣器信号线 10 D0 输出 Wiegand 26 数据 DATAO 输出 11 D1 输出 Wiegand 26 数据 DATA1 输出 12 LED 输出 指示灯信号输出 13 TXD 输出 RS232 数据输出 （ 4）读卡模块输出规格 串行口规格 RS232 数据由内部控制器产生，内部控制器将 40 bits 数据 （注：内码总计 64 bits 其中 9 bits 作为数据头， 15 bits 作为校验位， 40bits 为卡号数据）转换为10 位 ASCII 码。 轮廓尺寸 : mm mm (不包括引脚长度 ) 外观形状 : 河北工业大学城市学院 2020 届本科毕业设计说明书 第 13 页 图 38 读卡器外型图 （ 5）读卡原理 13121110987654321E M 9 9 1 3 BV C CR X D12X IA N Q U A N 图 39 读卡器引脚连接示意图 非接触式射频卡的基本原理： 每个卡片内部有一个小芯片和感应线圈，价格低廉，国内最普及的 EM IC 卡，大多为瑞士 nEM 或台湾 GK公司的 4100、 4102 系列芯片 +线圈 +卡基封装而成。 每张卡有且只有一个唯一的，不可更改和复制的 ID内码（ 64位 2进制机密的永不重复的卡号），因其安全可靠，价格低廉而大量应用于身份识别、产品防伪等领域。 读卡器卡号输出格式 的说明： 由于历史的原因，或者不同领域习惯的原因，最常见到的有五种读卡方式，我们采用的读卡格式如下： 将 10位十六进制的 ASCⅡ字符串，即 10Hex 格式的倒数第 第 6位，转换为 3位十进制卡号，在将后 4位，转换为 5位十进制卡号，中间用“，”分开，即“ 2H+4H”，即将 2H“ 6F”转换为“ 111”， 4H“ 6c3a”转换为“ 27706”，最终将 2 段连在一起输出为“ 111， 27706”。 显示模块 显示部分有二种方案可供选择；一种是采用 LCD 液晶显示，该方案具有低压微功耗、平板型结构、显示的信息量大 、无电磁辐射、使用寿命长等优点，但本设计要求显示的数据量小，不能发挥其显示内容丰富的优点，同时占用 I/O 口线较多。 第二种方案采用 LED 数码管显示，该方案具有实现容易、发光亮度大、驱动电路简单等河北工业大学城市学院 2020 届本科毕业设计说明书 第 14 页 优点，且其可靠性也优于 LCD 的显示，所以，通过比较，选用第二种方案数码管显示。 显示模块由 6个数码管和 6 个 74LS164 组成，采用串行静态显示的方法。 将数码管的 8 个输入端与 74LS164 的输出端 Q0~Q7 相连。 和 74LS164 的 CLK连接， 接 74LS164 的 A 端。 数码管连接电路 如图 311 所示： 74LS164 原理： 74LS164 是一块 14个引脚双面直插式芯片，它的工作电源比较宽，可以是 3V 至 12V 的电压；它工作的频率范围也比较宽，从 05MHZ 都能正常工作。 它是一个串行输入，并行输出的移位寄存器，并带有清除端的 IC 芯片， 它 为 8 位串入并出移位寄存器， 2为串行输入端， Q0～ Q7为并行输出端， CLK 为移位时钟脉冲，上升沿移入一位； MR 为清零端，低电平时并行输出为零。 VCC 与 GND为工作电源脚： 它一般正常工作电压为正 5V。 CLR（ /MR）端：为清除端，当此脚为低电平时，使得74LS164 输出全部为 0； CLK 端：时钟脉冲输入端，在 CP 脉冲的上升沿的作用下实现移位，在 CLK 为 0，芯片不工作； CLR 为 1时， 74LS164 保持原始状态不发生变化。 图 311 显示模块电路图 A1B2Q03Q1 4Q2 5Q36Q410Q511Q612Q713CL K8MR974LS164abfcgdeD PY1234567abcdefg8dpdp109A1B2Q03Q1 4Q2 5Q36Q410Q511Q612Q713CL K8MR974LS164abfcgdeD PY1234567abcdefg8dpdp109A1B2Q03Q1 4Q2 5Q36Q410Q511Q612Q713CL K8MR974LS164abfcgdeD PY1234567abcdefg8dpdp109A1B2Q03Q1 4Q2 5Q36Q410Q511Q612Q713CL K8MR974LS164abfcgdeD PY1234567abcdefg8dpdp109A1B2Q03Q1 4Q2 5Q36Q410Q511Q612Q713CL K8MR974LS164abfcgdeD PY1234567abcdefg8dpdp109D I NC L K20 20 202020河北工业大学城市学院 2020 届本科毕业设计说明书 第 15 页 4 门禁系统软件设计 系统软件设计整体思路 一个应用系统要完成各项功能，首先必须要拥有完善的硬件作为保证，同时还必须要拥有相应的设计合理的软件作为支持。 尤其是在微机应用十分发达的今天，许多需要由硬件来完成的工作，都可以通过软件的编程来代替。 甚至有些需要采用非常复杂的硬件来完成的工作，有时采用软件编程会使工作变得很简单。 因此充分地利用其内部十分丰富的硬件和软件资源，采用与 51系列单片机相对应的 51汇编语言以及结构化程序设计方法进行软件编程。 程序设计的语言分为三种：机器语言、高级语言和汇编语言。 机器语言是计算机唯一能“看懂”的语言，用高级语言或汇编语言编写的程序都必须要翻译成机器语言的程序，这样计算机才可以“看懂”，然后再去逐一地执行。 高级语言是面向问题和计算过程的语言，它可通过于各种不同的计算机，用户编程时不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令系统，而且语句的功能强，常常一个语句已相当于很多条计算机指令，于是用高级语言编制程序的速度比较快，也便于学习和交流，因此本系统选用了高级语言。 河北工业大学城市学院 2020 届本科毕业设计说明书 第 16 页 系统软件设计主流程图 图 41 系统程序流程图 软件调试 把编写好的汇 编语言程序的载入软件调试工具，检查软件是否有错误，再根据软件提示对程序进行修改，直到没有错误再生成单片机能运行的机器语言，再用 51 开发板或其它写入工具把机器语言写入单片机进行实际的程序调试，根据实际情况再对初始化 指示灯亮 是否有卡刷 开锁 指示灯熄灭 显示卡号 读卡 判权限 是否合法 Y Y 报警 显示“ F” N N 河北工业大学城市学院 2020 届本科毕业设计说明书 第 17 页 程序的不足加以修改，直到满足设计要求。 程序调试用到的软件及工具 调试本程序需要用到 KEIL C51，及 51 开发板一块及其配套的下载烧录软件。 KEIL C51 简介 Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统， 与汇编相比， C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 用过汇编语言后再使用 C 来开发，体会更加深刻。 Keil C51 软件提供功能强大的集成开发调试工具和丰富的库函数，全 Windows 的界面。 在大型软件的开发时更加能够体现出高级语言的优势。 C51 工具包的整体结构： uVision 和 Ishell 分别为 C51 for Windows 和 for Dos的集成开发环境 (IDE)，能够完成编译、编辑、调试、连接以及仿真等整个的开发流程。 开发人员可用 IDE 本身或其它编辑器编辑 C 或汇编源文 件。 然后分别由 C51 及A51 编译器编译生成目标文件 (.OBJ)。 目标文件可由 LIB51 创建生成库文件，也可以与库文件一起经 L5。